本發明屬于石墨負極材料生產技術領域，具體涉及一種石墨負極材料石墨化爐頭冷卻方法。

背景技術：

目前，鋰離子二次電池主要用石墨微粉作為導電負極材料，其粒度通常介于3～30μm。石墨負極材料在生產制備的過程中需要將原料在石墨化爐中進行石墨化高溫處理，其石墨化溫度最高能達到2500℃以上，使得原料中的碳元素在高溫下轉化成層狀的石墨質結構。石墨化爐通常選用高功率大電流的電爐，并根據石墨化高溫處理工藝需要選用相應送電功率加熱的方式進行石墨化，其功率最高能超過1×10⁴kva，其電流最高能超過100ka。石墨化爐的加熱電極通常設置在爐頭，送電母排及母排線纜在石墨化爐的爐頭與相應的加熱電極聯接并送電加熱爐中物料。送電母排及母排線纜與爐頭通常為螺栓聯接，并且要求聯接緊密，以減少接觸電阻，提高送電效率。但是爐頭處因要承受高功率大電流的負荷，工作時處于高溫狀態，并且與其相聯的加熱電極加劇了該處的高溫負荷。較高的溫度使得母排及母排線纜易于燒損變質并且致使電阻增大、能耗增加，使得送電加熱效率下降，進而影響負極材料石墨化的品質，同時高溫使得緊密聯接的螺栓及其螺母產生銹蝕或形變，易造成石墨化結束后母排及母排線纜從爐頭拆卸非常困難。

現有技術采用的冷卻水直接噴淋降溫僅能解決母排及母排線纜與爐頭連接處的高溫問題，難以妥善解決整個母排及母排線纜高溫受熱燒損變質致使電阻增大、能耗增加、送電加熱效率下降以及聯接螺栓銹蝕形變拆卸困難的問題。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種石墨負極材料石墨化爐頭冷卻方法，其能有效解決石墨負極材料石墨化爐頭整個母排及母排線纜高溫受熱燒損變質致使電阻增大、能耗增加、送電加熱效率下降以及聯接螺栓銹蝕形變拆卸困難的問題。

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

設計一種石墨負極材料石墨化爐頭冷卻方法，包括以下步驟：

（1）將送電母排線纜穿設于膠套之中，將母排線纜末端通過螺栓和螺母固定在石墨化爐頭的極板上，再將內有空腔的螺母罩安裝在螺母的上方，使螺母罩的空腔能夠完全包裹住螺母；

所述螺母罩的空腔中填充有潤滑脂；

所述膠套內設有夾層，所述夾層的上部設有進水口、下部設有出水口；

（2）將冷卻水從進水口通入、從出水口流出，通過膠套內的冷卻水對母排線纜進行一級間接水冷冷卻；

（3）當膠套內的冷卻水溫超過45℃時，通過冷卻風機對石墨化爐的送電母排線纜進行降溫，本步驟對母排線纜進行二級間接風冷冷卻；

（4）在石墨化爐頭的極板上方用冷卻水進行直接噴淋，對爐頭極板及母排進行三級直接水冷冷卻。在螺母罩外部噴淋的冷卻水作用下，螺母罩內部空腔中的潤滑脂也得到冷卻并保證其對母排所聯接螺栓及螺母的潤滑和冷卻，從而避免其銹蝕或形變，在石墨化結束后也非常容易拆卸。本步驟對爐頭極板和母排進行三級噴淋水冷冷卻，并對螺母和螺栓進行四級潤滑脂潤滑冷卻。

優選的，所述膠套上安裝有水溫監控的溫控儀，同時在進水口處還安裝有流量控制閥，用以調節夾套內的水流量。

所述膠套的材質優選為三元乙丙膠，該材料具有較好的耐熱性、耐水性、電絕緣性及彈性。

所述冷卻水優選為離子交換樹脂軟化后的純水，所述離子交換樹脂優選為磺酸基強酸性陽離子交換樹脂。

優選的，所述冷卻水的初始電導率為＜0.1μs/cm，初始溫度不大于20℃。

優選的，所述冷卻風機風量＞20000m³/h。

優選的，所述螺栓、螺母和螺母罩的材質為不銹鋼316。

優選的，在步驟（4）中，所述冷卻水的噴淋壓力為0.05～0.1mpa。

優選的，所述膠套下方或者所述石墨化爐頭極板下方設有收集池，可對冷卻水進行收集冷卻后循環使用。

優選的，所述潤滑脂的填充量≥螺母罩空腔的一半容量。

優選地，所述潤滑脂為鋰基高溫油膏潤滑脂（最高工作溫度可達180℃）或氟化高溫聚合脂潤滑脂（抗水、耐高溫，其最高工作溫度可達300℃）中的至少一種。

本發明具有以下積極有益的技術效果：

（1）本發明綜合采用膠套內水冷冷卻、風機風冷冷卻、噴淋水冷冷卻、潤滑脂潤滑冷卻的四級技術措施，全方位對石墨化爐頭進行冷卻，解決了爐頭整個母排及母排線纜高溫受熱燒損變質致使電阻增大、能耗增加、送電加熱效率下降以及聯接螺栓銹蝕形變拆卸困難的問題，提高了工作效率。

（2）本發明方法可操作性強，非常適用于石墨負極材料生產企業工業化推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明設置的冷卻結構正視圖；

圖2為本發明設置的冷卻結構側視圖；

圖中1為極板、2為螺栓、3為螺母、4為螺母罩、5為母排、6為膠套、7為母排線纜。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例來說明本發明的具體實施方式，但以下實施例只是用來詳細說明本發明，并不以任何方式限制本發明的范圍。以下實施例中所涉及的儀器設備如無特別說明，均為常規儀器設備；所涉及的工業原料如無特別說明，均為市售常規工業原料。

實施例1：一種石墨負極材料石墨化爐頭冷卻方法，包括下列步驟：

（1）見圖1、2，分別在石墨化爐每條送電母排線纜上安裝有材質為三元乙丙膠的膠套，使每條母排線纜分別從膠套中心穿過；用螺栓將母排末端聯接固定在在極板上，再將內有空腔材質為不銹鋼316的螺母罩安裝聯接固定在每條螺栓所用螺母的上方，并且使得螺母罩的空腔能夠完全包裹住螺母。在螺母罩的空腔中填充有鋰基高溫油膏潤滑脂，空腔中潤滑脂的填充量為空腔容量的3/4；所述膠套內設有夾層，所述夾層的上部設有進水口、下部設有出水口；

（2）將冷卻水從進水口通入、從出水口流出，并最終收集在循環水箱中冷卻至20℃后循環使用。本步驟通過膠套內的冷卻水對母排線纜進行一級間接水冷冷卻。膠套上安裝有溫控儀可對膠套夾層內的水溫進行監控，同時膠套的進水口還安裝有開度可調的流量控制閥，可以對夾套內的水流進行流量調節。冷卻水為初始電導率為0.05μs/cm、初始溫度為20℃的經磺酸基強酸性陽離子交換樹脂軟化的純水；

（3）膠套下方安裝有風量為30000m³/h冷卻風機，當膠套內的冷卻水溫度高于溫控儀設定水溫45℃時，冷卻風機啟動，對母排線纜進行二級間接風冷冷卻。

（4）爐頭極板上方設有軟化純水（與步驟2相同）噴淋裝置，在石墨化爐頭的極板上方用0.06mpa冷卻水進行直接噴淋，對爐頭極板及母排進行三級直接水冷冷卻。爐頭極板下方設有收集池，可對噴淋后的冷卻水進行收集后再泵至循環水箱中冷卻至20℃后循環使用。在螺母罩外部噴淋的冷卻水作用下，螺母罩內部空腔中的潤滑脂也得到冷卻并保證其對母排所聯接螺栓及螺母的潤滑和冷卻，從而避免其銹蝕或形變，在石墨化結束后也非常容易拆卸。本步驟對爐頭極板和母排進行三級噴淋水冷冷卻，并對螺母和螺栓進行四級潤滑脂潤滑冷卻。

實施例2：一種石墨負極材料石墨化爐頭冷卻方法，包括下列步驟：

（1）分別在石墨化爐每條送電母排線纜上安裝有材質為三元乙丙膠的膠套，使每條母排線纜分別從膠套中心穿過；用螺栓將母排末端聯接固定在在極板上，再將內有空腔材質為不銹鋼316的螺母罩安裝聯接固定在每條螺栓所用螺母的上方，并且使得螺母罩的空腔能夠完全包裹住螺母。在螺母罩的空腔中填充有鋰基高溫油膏潤滑脂，空腔中潤滑脂的填充量為空腔容量的3/4；所述膠套內設有夾層，所述夾層的上部設有進水口、下部設有出水口；

（2）將冷卻水從進水口通入、從出水口流出，并最終收集在循環水箱中冷卻至20℃后循環使用。本步驟通過膠套內的冷卻水對母排線纜進行一級間接水冷冷卻；膠套上安裝有溫控儀可對膠套夾層內的水溫進行監控，同時膠套的進水口還安裝有開度可調的流量控制閥，可以對夾套內的水流進行流量調節；冷卻水為初始電導率為0.06μs/cm、初始溫度為20℃的經磺酸基強酸性陽離子交換樹脂軟化的純水；

（3）膠套下方安裝有風量為28000m³/h冷卻風機，當膠套內的冷卻水溫度高于溫控儀設定水溫45℃時，冷卻風機啟動，對母排線纜進行二級間接風冷冷卻。

（4）爐頭極板上方設有軟化純水（與步驟2相同）噴淋裝置，在石墨化爐頭的極板上方用0.1mpa冷卻水進行直接噴淋，對爐頭極板及母排進行三級直接水冷冷卻。爐頭極板下方設有收集池，可對噴淋后的冷卻水進行收集后再泵至循環水箱中冷卻至20℃后循環使用。在螺母罩外部噴淋的冷卻水作用下，螺母罩內部空腔中的潤滑脂也得到冷卻并保證其對母排所聯接螺栓及螺母的潤滑和冷卻，從而避免其銹蝕或形變，在石墨化結束后也非常容易拆卸。本步驟對爐頭極板和母排進行三級噴淋水冷冷卻，并對螺母和螺栓進行四級潤滑脂潤滑冷卻。

實施例3：一種石墨負極材料石墨化爐頭冷卻方法，包括下列步驟：

（1）分別在石墨化爐每條送電母排線纜上安裝有材質為三元乙丙膠的膠套，使每條母排線纜分別從膠套中心穿過；用螺栓將母排末端聯接固定在在極板上，再將內有空腔材質為不銹鋼316的螺母罩安裝聯接固定在每條螺栓所用螺母的上方，并且使得螺母罩的空腔能夠完全包裹住螺母。在螺母罩的空腔中填充有鋰基高溫油膏潤滑脂，空腔中潤滑脂的填充量為空腔容量的1/2；所述膠套內設有夾層，所述夾層的上部設有進水口、下部設有出水口；

（2）將冷卻水從進水口通入、從出水口流出，并最終收集在循環水箱中冷卻至20℃后循環使用。本步驟通過膠套內的冷卻水對母排線纜進行一級間接水冷冷卻。膠套上安裝有溫控儀可對膠套夾層內的水溫進行監控，同時膠套的進水口還安裝有開度可調的流量控制閥，可以對夾套內的水流進行流量調節。冷卻水為初始電導率為0.08μs/cm、初始溫度為20℃的經磺酸基強酸性陽離子交換樹脂軟化的純水；

（3）膠套下方安裝有風量為25000m³/h冷卻風機，當膠套內的冷卻水溫度高于溫控儀設定水溫45℃時，冷卻風機啟動，對母排線纜進行二級間接風冷冷卻。

（4）爐頭極板上方設有軟化純水（與步驟2相同）噴淋裝置，在石墨化爐頭的極板上方用0.05mpa冷卻水進行直接噴淋，對爐頭極板及母排進行三級直接水冷冷卻。爐頭極板下方設有收集池，可對噴淋后的冷卻水進行收集后再泵至循環水箱中冷卻至20℃后循環使用。在螺母罩外部噴淋的冷卻水作用下，螺母罩內部空腔中的潤滑脂也得到冷卻并保證其對母排所聯接螺栓及螺母的潤滑和冷卻，從而避免其銹蝕或形變，在石墨化結束后也非常容易拆卸。本步驟對爐頭極板和母排進行三級噴淋水冷冷卻，并對螺母和螺栓進行四級潤滑脂潤滑冷卻。

上面結合附圖和實施例對本發明作了詳細的說明，但是，所屬技術領域的技術人員能夠理解，在不脫離本發明宗旨的前提下，還可以對上述實施例中的各個具體參數進行變更，形成多個具體的實施例，均為本發明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。